الزامات آیین نامه ای سقف وافل
سقف یا در اصطلاح مهندسی دیافراگم سازه وظیفه انتقال نیرو را به عهده دارد، نحوه انتقال نیروی باید بگونهای باشد که سیستم باربر جانبی نیروی وارد شده بر سازه را به درستی دریافت کرده و بتواند به شالوده سازه آن را انتقال دهد. پیش نویس مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان (که از این پس در این نوشتار تحت عنوان مبحث ۹ عنوان میشود) در بند ۹-۵-۴-۱ به وضوح به این مهم اشاره میکند:
۹-۵-۴-۱ سیستم های سازه ای باید طوری تنظیم و طراحی شوند که بار های ضریب دار در ترکیبات مورد نظر در فصل ۷ را، بدون تجاوز از مقاومت طراحی مربوطه عضو، از طریق یک یا چند مسیر پیوسته تا تکیه گاه ها هدایت کنند.
سیستم وافل بسته به ابعاد قالب وافل قابلیت پخش بار را به صورت یک طرفه و دو طرفه دارد.
برای طراحی دالها مبحث ۹ مقررات ملی در دو فصل جداگانه به بررسی ضوابط طراحی دالهای یک و دو طرفه میپردازد. در ابتدا در فصل ۹ به بررسی دال یک طرفه و سپس در فصل ۱۰ به بررسی دال دو طرفه را ارزیابی کرده است.
ابتدا به بررسی دالهای یک طرفه (وافل یک طرفه) و ضوابط آیین نامهای مرتبط با آن میپردازیم :
دال های یک طرفه
۱-۹-۹ گستره
۱-۱-۹-۹ ضوابط این فصل مربوط به طراحی سیستم دال های یک طرفه بتن آرمه است که در آنها دال در یک امتداد برای تحمل خمش طراحی و آرماتور گذاری میشود؛ این سیستم شامل موارد زیر است:
الف- دال های یک پارچه
ب- دال های غیر مرکب درجا ریز روی عرشه فولادی
ت– دال های مرکب بتنی
ث-دال پیش ساخته مجوف
نحوه اجرای سیستم وافل به نحوی است که کل عملکرد دال به صورت یک پارچه میباشد و لذا در گستره دال های یک طرفه دسته بندی شده در مبحث ۹ میباشد.
۳-۲-۹-۹ اتصال به دیگر اعضا
۱-۳-۲-۹-۹ اتصالات دال – تیر و دال – ستون در بتن ریزی های درجا باید مطابق ضوابط فصل ۹-۱۶ باشد.
۲-۳-۲-۹-۹ اتصالات در دال های پیش ساخته باید الزامات مربوط به انتقال نیرومطابق ضوابط فصل ۹-۱۷ را تامین نماید.
همانطور که پیشتر عنوان شد، نحوه اتصال دیافراگم به سیستم باربر جانبی در مکانیزم انتقال بار امری حیاتی است. مبحث ۹ در فصل ۱۶ خود ضوابط کاملی برای اتصال دال به دیافراگم ارائه میکند، این ضوابط در ادامه ارائه میشود
۱-۱۶-۹ گستره
این فصل به طراحی و آرماتور گذاری ناحیه ی اتصال تیر به ستون و دال به ستون درجاریز اختصاص دارد.
۲-۱۶-۹ کلیات
۱-۲-۱۶-۹ ناحیه ی اتصال تیر به ستون و دال به ستون باید ضوابط بند ۹-۱۶-۳ را برای انتقال نیروی محوری ستون از طریق سیستم کف برآورده کند.
۲-۲-۱۶-۹ اگر بار های ثقلی،باد،زلزله یا دیگر نیرو های جانبی منجر به انتقال لنگر در ناحیه ی اتصال تیر به ستون یا دال به ستون شوند،باید برش ناشی از انتقال لنگر در طراحی ناحیه ی اتصال منظور گردد.
۳-۲-۱۶-۹ ناحیه ی اتصال تیر به ستون و دال به ستون که لنگر به ستون منتقل میکنند باید ضوابط آرماتور گذاری بند ۹-۱۶-۴ را برآورده کنند. ناحیه ی اتصال در قاب هایی که زیر اثر بار های جانبی زلزله قرار می گیرند شامل (الف) تا (پ) باید الزامات فصل ۹-۲۰ را برآورده کنند
الف-ناحیه ی اتصال تیر به ستون در قاب های خمشی ویژه
ب- ناحیه ی اتصال دال به ستون در قاب های خمشی متوسط
پ- ناحیه ی اتصال تیر به ستون و دال به ستون در قاب های خمشی که به عنوان بخشی از سیستم مقاوم در برابر زلزله بکار گرفته نمی شوند اما در سیستم های با شکل پذیری زیاد و متوسط قرار دارند.
۴-۲-۱۶-۹ اگر ناحیه ی اتصال تیر به ستون از چهار طرف به طور جانبی به تیر های با عمق تقریبا برابر و عرض حداقل برابر با سه چهارم عرض ستون در هر طرف متصل باشد، مقید در نظر گرفته میشود.
۵-۲-۱۶-۹ اگر ناحیه ی اتصال دال به ستون از چهار طرف به طور جانبی به دال متصل باشد، مقید در نظر گرفته می شود.
۳-۱۶-۹ انتقال نیروی محوری ستون از طریق سیستم کف
۱-۳-۱۶-۹ اگر مقاومت فشاری بتن ستون بیش از ۴۰ درصد نسبت به مقاومت فشاری بتن سیستم کف افزایش داشته باشد، انتقال نیروی محوری از طریق سیستم کف باید مطابق بند های (الف)،(ب) یا (پ) باشد
الف-بتن دال کف در محدوده ستون و اطراف آن تا فاصله ۶۰۰ میلی متر از بر ستون باید با مقاومت فشاری مشخصه ستون ریخته شود. این بتن باید در تمام ضخامت دال و تیر ادامه یافته و اطمینان حاصل شود. با بتن کف در سایر قسمت های مجاور یک پارچه شود.
ب- مقاومت فشاری بتن ستون در محدوده ضخامت دال و یا تیر ها با استفاده از مقدار مقاومت فشاری کمتر بتن محاسبه شده و مقاومت مورد نیاز در این محدوده به کمک آرماتور های دوخت قائم و دورپیچ های لازم تامین شود.
پ- برای ناحیه ی اتصال تیر به ستون و دال به ستون که به ترتیب مطابق بند های ۹-۱۶-۲-۴ یا ۵-۲-۱۶-۹ مقید شده محسوب می شوند، مقاومت فشاری ستون در ناحیه ی اتصال را می توان با فرض مقاومت فشاری بتن برابر با ۷۵ درصد مقاومت فشاری بتن ستون به علاوه ۳۵ درصد مقاومت فشاری بتن کف محاسبه نمود، مشروط بر آنکه مقاومت فشاری بتن ستون از ۲.۵ برابر مقاومت فشاری بتن کف بیشتر نباشد.
۴-۱۶-۹ حداقل آرماتور
۱-۴-۱۶-۹ در ناحیه ی اتصال تیر به ستون و دال به ستون باید از آرماتور های عرضی مطابق بند ۲-۴-۱۶-۹ استفاده شود، مگر آنکه مطابق بند های ۹-۱۶-۴-۲ یا ۹-۱۶-۵-۲ ناحیه ی اتصال در چهار طرف مقید بوده و همچنین بخشی از سیستم مقاوم در برابر زلزله نباشد.
۵-۱۶-۹ جزئیات آرماتور گذاری
۱-۵-۱۶-۹ در ناحیه اتصال تیر به ستون و دال به ستون باید از آرماتور عرضی بند ۹-۱۶-۴-۲ در داخل ستون در ارتفاعی معادل با عمیق ترین تیر یا دال متصل به ستون استفاده شود.
۲-۵-۱۶-۹ در ناحیه اتصال تیر به ستون، فاصله آرماتور های عرضی s نباید از نصف عمق کم عمق ترین تیر بیشتر شود.
۳-۵-۱۶-۹ اگر آرماتور طولی تیر یا ستون در ناحیه ی اتصال وصله یا ختم شده باشد،باید از آرماتور های عرضی بسته مطابق بند ۹-۱۲-۶-۵ در اتصال استفاده شود، مگر این که اتصال مطابق بند های ۹-۱۶-۲-۴ یا ۹-۱۶-۲-۵ مقید شده باشد.
۴-۵-۱۶-۹ گیرایی آرماتور های طولی ختم شده در اتصال باید مطابق بند ۹-۲۱-۳ تامین شود.
ضوابط اتصال دال به سیستم قائم به روشنی ارائه شده است. لازم به ذکر است بسته به شرایط مختلف و نیروهای حاصل از تحلیل دیتایل های اجرایی اتصال سقف وافل به ستون و دیوار برشی طراحی میشود. همچنین در طراحی دیافراگم نیاز به تعبیه اعضای جمع کننده (Collector) و آرماتور دوخت امری بسیار حیاتی برای سقف ها میباشد. برای طراحی دیافراگم نیز مبحث ۹ در فصلی جداگانه به طور مفصل به این موضوع پرداخته است که به علت طولانی شدن این نوشتار از این موضوع صرف نظر کرده .
پس از مبحث اتصال دال به سیستم قائم محدودیت های آیین نامه مبحث ۹ معطوف به ضخامت دال جهت کنترل خیز دراز مدت میباشد، به طور کلی رویکرد کنترل خیز را مهندسان طراح بر اساس دو روش کنترل مینمایند.
الف-حداقل ضخامت دال بر اساس آیین نامه
در این روش طراح با توجه به رواداری آیین نامه مبحث ۹ اقدام به انتخاب حداقل ضخامت برای دال میکند، لازم به ذکر است نحوه حداقل انتخاب ضخامت برای دال توپر و سیستم وافل یک طرفه اندکی متفاوت است، به دیتایل اجرایی هر دو که در تصویر زیرارائه شده است با کمی دقت ملاحظه کنیم، متوجه تفاوت آنها خواهیم شد، به عنوان یک اصل کلی اگر بتوان رابطه مناسبی تحت عنوان نسبت ممان اینرسی به وزن دال(۱/w) را در نظر گرفت، آنگاه میتوان با مقایسه این دو نسبت، برای دال توپر و دال وافل به شرایط مناسبی جهت مقایسه این دو سقف دست یافت.